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关注身边的前沿科技:无人驾驶,也许更安全

2017年03月24日 18:01:27 来源: 人民日报
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  迪拜在市中心试运营的无人驾驶客车。 新华社发

  “无人汽车自己开动了。”随着工作人员的提醒,汽车缓缓起步,随后上路、变道、加速……一辆普通汽车灵活地穿梭于高速公路上,车顶戴着一个高速旋转的“帽子”,让人感到新奇。从车窗望进去,才发现驾驶人的双手并没有放在方向盘上,这辆车在“自己走”。

  这辆百度无人驾驶汽车正在进行的是北京开放高速路的自动驾驶路测。从位于海淀区上地科技园区的百度大厦出发,驶入G7京新高速公路,经五环路,抵达奥林匹克森林公园,然后按原路线返回,全程近30公里。

  近看,车体由普通汽车改造而来,构造基本没变。车内则布满了密密麻麻的线缆和几台电脑。驾驶人坐在主驾驶位置,双手没有触碰方向盘,双脚也不踩刹车和油门,另一人在车后座控制电脑系统。“这台车安装了‘眼睛’和‘大脑’。‘眼睛’位于车顶和车身,‘大脑’就在这里和后备厢。”后座的技术人员介绍说。

  无人驾驶是什么

  传感器是“眼睛”,能360度感知路上物体的远近深浅;车辆控制技术是“大脑”,能实时感知环境信息

  通俗地说,无人驾驶就是让汽车自己拥有环境感知、路径规划并自主实现车辆控制的技术,也就是用电子技术控制汽车进行的仿人驾驶或是自动驾驶。

  专家介绍说,车身安装的传感器,就是它的“眼睛”,能360度感知路上物体的远近深浅,常见的传感器有激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达及组合导航模块等。无人车的“大脑”就是车辆的控制技术,能根据实时感知的环境信息、高精度地图,实现最优路径规划,预测周边车辆和行人的行为和意图。在交规和路况允许下,无人驾驶汽车会按照最高时速行驶,以提高行驶效率。

  百度深度学习实验室主任林元庆介绍说,百度无人驾驶汽车是利用人工智能,通过使用摄像机、激光雷达、毫米波雷达和GPS等系统来感知周围环境,决定最优行车路线,实现无人工干预的全自动驾驶。

  “百度无人驾驶汽车的核心技术是百度汽车大脑,它可为汽车提供自动驾驶整体解决方案。”林元庆说,这些技术包含计算机视觉、高精度地图与定位、多传感器融合、智能决策规划等,运用于汽车启动、行驶和停车的整个过程。比如,当前方有减速车辆时,智能决策系统将依据周边的环境状况,合理地决策减速尾随或变道超车。汽车“大脑”也能够不断学习人类的驾驶经验,不断提升自身的“智商”,以保证安全、舒适、便捷的自动驾驶体验。

  专家认为,无人驾驶技术或自动驾驶技术的出现,依靠的是人工智能技术的突破,因此也和人工智能一样,受益于海量数据、超强计算和优秀算法。

  人工智能技术突破的一个重要原因就是海量数据的积累,为训练深度学习算法提供了所需的材料。无人驾驶汽车也是通过大量数据的训练,不断提升其智能水平。无人车搭载了各种类型的传感器,单车每小时大约产生100GB的数据。如果按照万台车辆计算,每天将会有数十PB的数据被收集到云平台上,用于训练自动驾驶系统。无人车所使用的高精度地图每公里道路的原始数据量也将是传统地图的10万倍,数据的快速积累推动着汽车智能的不断突破。

  超强计算能力方面,伴随着云计算和车载计算机计算能力的不断提升,车载计算机系统能在更短的时间内处理更复杂的任务,实现自动驾驶实时感知路况、智能决策和控制。而随着机器学习、深度学习等优秀算法的出现和广泛应用,人工智能在2013年后进入了快速发展的新阶段。应用到自动驾驶领域,在权威评测中,2015年使用深度学习方法的车辆识别错误率要比2013年采用的传统方法下降了69%。

  无人驾驶好在哪

  从看到紧急情况到刹车发挥作用的时间,目前已经有无人车能达到0.2秒,比有人驾驶快了整整1秒

  “如果人类无法安全地驾驶,那么就不要人类来干这事儿。”这是近年来全世界开始兴起的无人驾驶风潮的逻辑。百度、Alphabet(谷歌母公司)等巨头正在大力投资研发无人驾驶汽车。

  无人车最大的价值就在于更加安全,比如无人驾驶汽车的智能感知车距功能可提高道路使用效率,同时能够降低人为操作失误,增加驾驶安全,有利于道路通畅。

  专家介绍说,无人驾驶会让交通出行的安全性大大提高。比如人驾驶汽车,从看到紧急情况并踩下刹车一般需要0.6秒,而油压系统需要0.6秒让刹车发挥作用,总共是1.2秒的时间。而未来无人车整个反应过程只需要0.1秒到0.6秒,目前已经有无人车技术达到了0.2秒。加上未来电动刹车代替液压刹车,无人车有机会在0.2秒内紧急制动,这比有人驾驶的平均1.2秒快了整整1秒,1秒的时间往往可能是救命的时间。

  此外,驾驶员的安全视距一般在50米左右,而自动驾驶汽车安装有多种中远距雷达、摄像头等传感器,能实现200米以上的超视距扫描观测。更为重要的是,基于人工智能的无人车不会累、不会受情绪干扰、不会出现酒驾醉驾和开车时发短信、打电话等问题。无人车也更遵守交通规则,能够提高交通系统的效率。

  乐视超级汽车(中国)智能驾驶副总裁倪凯博士认为,无人驾驶投入实际应用后,将极大程度降低因人为操作失误造成的交通事故率,提升交通效率,并减少污染。而用户在车内的体验也会发生根本性的变化,摆脱方向盘的束缚,拥有更多可以利用的时间和更低的出行成本。

  专家认为,无人车的应用一开始还是在交通和物流领域,比如成为公共交通系统的重要选择。但随着技术的成熟和商业化的发展,无人驾驶汽车会成为生活的移动终端,融合视、听、说等功能,成为人工智能技术的重要应用。

  相关报告指出,无人驾驶汽车可能会先进入特殊群体,随后在普通消费市场热卖。由于安装了摄像头、感应器、激光和人工智能系统,无人驾驶汽车的最初成本会很高,普通消费者难以接受。但是企业和一些特殊行业将是早期消费群体。最有可能采纳无人车的包括园区用车、公交车、出租车、快递车辆、工业应用以及老年人和残障人士出行。对老年人和残障人士这两个消费群体来说,无人驾驶汽车可以让他们自由出行,无需依靠家人、朋友。

  无人驾驶还有多远

  业界乐观的看法是,在2025年前后,真正意义的完全无人驾驶汽车将正式上路

  尽管无人车的智能水平令人叹服,但此前特斯拉公司由于自动驾驶而发生的事故,让人对无人驾驶仍不放心。实际上,无人驾驶和自动驾驶并不完全相同。

  倪凯说,无人驾驶完全不需要人为干预,汽车可以通过环境感知、行为决策、运动控制等技术完成一系列的行车动作。而自动驾驶也可以代替驾驶员控制车辆,但必要时依然需要人对车辆进行操控。目前,部分自动驾驶技术和辅助驾驶技术已经应用到了日常可见的汽车上,比如前后车距测量、自动泊车等功能。

  根据美国国家公路交通安全管理局公布的划分标准,智能汽车可以分为4个级别,分别为:驾驶辅助、半自动驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶。第四级别属于全无人驾驶的最高级别,是汽车驾驶自动化、智能化程度最高的级别,也就是习惯所说的无人驾驶。

  无人驾驶与前三个级别不同。前三个级别智能汽车仍是交通工具,第四级别无人驾驶则是“四个轮子的电脑”。这也是两种不同的自动驾驶转型路线。第一种是“渐进演化”的路线,也就是说在传统的汽车上逐渐新增一些自动驾驶的功能,例如特斯拉汽车的自动驾驶功能就属于这种类型,也包括传统的汽车制造商。另外一种就是“一步到位”的路线,它们从一开始就是彻彻底底的自动驾驶汽车,例如Alphabet、百度。对研发者来说,安全是自动驾驶的根本出发点,两种发展方式并非完全矛盾。

  “渐进演化”的半自动车,其本质上还是一种为驾驶者优化体验的机制。目前已经允许驾驶员在道路上双手离开方向盘行驶。此外,利用一系列的传感器和摄像头,这些半自动驾驶汽车还能完成并线、自动泊车、在一条车道上行驶和自动刹车等操作。专家介绍说,以特斯拉为例,根据对于无人驾驶的标准,特斯拉的自动驾驶基本处于2级与3级之间,也就是说,特斯拉的自动驾驶或无人驾驶的服务对象都是司机,而非乘客。在使用时,驾驶者仍需保持驾车应有的机警,时刻留意车辆的行驶情况,以便在紧急情况下,随时接管车辆的控制权。此前特斯拉因为自动驾驶在美国佛罗里达州发生的事故中,调查发现驾驶员的注意力分散超过了7秒。而特斯拉自动辅助驾驶仍需要驾驶员始终全神贯注地监控交通环境,并准备好随时接管方向盘。

  “一步到位”的无人驾驶车,其实就是一个特殊的带着轮子的机器人,它的核心技术在“大脑”。本质上说,无人驾驶是一个软件或算法问题。它首先瞄准自动驾驶的最高级别,也就是4级无人驾驶,这个级别的无人驾驶服务对象是乘客。同时,汽车也被看作是新一代的移动计算终端,直接用最优的计算能力和最好的传感器以最大化保证安全,直接实现全无人驾驶,再试图在几年之内通过产业化的努力大幅降低传感器价格,从而缩短量产时间。

  业界乐观的看法是,在2025年前后,真正意义的完全无人驾驶汽车将正式上路。倪凯认为,目前无人驾驶技术依然处在研发及实验阶段,在实际投入量产前依然需要大量的工作。由于中国特殊的道路交通环境,想要解决国内自动驾驶技术发展中的问题,必须依赖于本土研发。目前,中国的人工智能研究已处于世界前沿,有关方面也在积极起草自动驾驶相关的行业标准及政策法规,这些都将有力推动自动驾驶乃至无人驾驶在中国的发展。(记者 余建斌)

  自动驾驶的四个阶段(延伸阅读)

  从汽车驾驶自动化程度的角度来看,自动驾驶可以分为4个阶段:驾驶辅助、半自动驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶。

  在驾驶辅助阶段,系统设计是为驾驶人提供协助,包括提供重要或有益的驾驶相关信息,以及在形势开始变得危急的时候发出明确而简洁的警告。目前,很多中高端轿车所采用的车道偏离警告、盲点检测等辅助驾驶功能均属于这个阶段的技术,其特点是驾驶人是车辆操作主体,系统只做预警。

  在半自动驾驶阶段,系统设计是在驾驶人收到警告却未能及时采取相应行动时能够自动进行干预,其特点是驾驶人是车辆操作主体,系统在必要时可干预车辆控制。

  在高度自动驾驶阶段,系统设计是支持车辆实现所有交通环境下的自动驾驶功能,驾驶人可以在较长时间不参与控制车辆,其特点是车辆代替驾驶人成为操作主体,其驾驶人部分注意力需监控路面行驶。

  在完全自动驾驶阶段,系统设计是支持车辆实现所有交通环境下的自动驾驶功能,无需驾驶人手动操作,其特点是车辆可完全替代驾驶人成为操作主体,其驾驶人注意力无需监控路面行驶。(记者 余建斌整理)

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